CN110617660B

CN110617660B - 一种厢式冷藏车的液氮制冷系统及其控制方法

Info

Publication number: CN110617660B
Application number: CN201910822741.0A
Authority: CN
Inventors: 林漳; 余慧娟; 黎兰; 李阳; 赵京坡; 袁学飞; 于红军
Original assignee: China Academy of Launch Vehicle Technology CALT; Beijing Institute of Space Launch Technology
Current assignee: China Academy of Launch Vehicle Technology CALT; Beijing Institute of Space Launch Technology
Priority date: 2019-09-02
Filing date: 2019-09-02
Publication date: 2021-10-15
Anticipated expiration: 2039-09-02
Also published as: CN110617660A

Abstract

本发明涉及一种厢式冷藏车的液氮制冷系统及其控制方法，液氮制冷系统包括液氮罐、阀箱、蒸发器和控制器，液氮罐通过第一管路与阀箱的输入端连接，阀箱中设有第一电磁阀，阀箱的输出端通过第二管路与蒸发器的输入口连接，蒸发器设置在车厢内并设有蒸发风机，蒸发器的输出口连接有排气管路，排气管路上设有第二电磁阀，第二电磁阀和蒸发器之间的排气管路通过回气管路与液氮罐连接，回气管路上设有第三电磁阀，控制器分别与第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀和蒸发风机连接，其具有结构简单、控制灵活、适应性强、能效比高的优点；控制方法具有流程简单、执行效率高、安全可靠的优点。

Description

一种厢式冷藏车的液氮制冷系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种制冷系统，具体涉及一种厢式冷藏车的液氮制冷系统，以及该液氮制冷系统的控制方法。

背景技术

随着冷冻冷藏行业的发展，冷冻冷藏食品的种类和数量日益增多，传统的单温区冷藏车越来越难以满足市场需求；同时，随着人们生活水平的提高，消费者对于食品的品质和供应时效也提出了更高要求。近年来，液氮制冷作为新兴的冷冻冷藏技术得到了快速发展，液氮制冷分为直接式和间接式两种，直接式液氮制冷系统是将液氮直接喷射到冷藏车的车厢内，车厢内的氮气含量会随着运行时间的延长逐渐升高，人员在车厢内作业时存在窒息的风险，基于此原因，现有的冷藏车多采用间接式液氮制冷系统；间接式液氮制冷系统是在车厢内安装蒸发器，液氮在蒸发器内蒸发吸热后排出，车厢内不会残留氮气，可有效避免人员窒息的风险，但现有的间接式液氮制冷系统是将蒸发吸热后的氮气直接排放到大气中，这会造成液氮冷量的浪费，系统的效能较低。

发明内容

本发明的目的是提供一种厢式冷藏车的液氮制冷系统及其控制方法，液氮制冷系统具有结构简单、控制灵活、适应性强、能效比高的优点；控制方法具有流程简单、执行效率高、安全可靠的优点。

为解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种厢式冷藏车的液氮制冷系统，包括液氮罐、阀箱、蒸发器和控制器，所述液氮罐通过第一管路与阀箱的输入端连接，所述阀箱中设有第一电磁阀，阀箱的输出端通过第二管路与蒸发器的输入口连接，所述蒸发器设置在车厢内并设有蒸发风机，蒸发器的输出口连接有排气管路，排气管路上设有第二电磁阀，第二电磁阀和蒸发器之间的排气管路通过回气管路与液氮罐连接，回气管路上设有第三电磁阀，所述控制器分别与第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀和蒸发风机连接。

进一步的，本发明一种厢式冷藏车的液氮制冷系统，其中，所述车厢内设有第一温度传感器，所述蒸发器的输出口设有第二温度传感器，第一温度传感器和第二温度传感器分别与控制器连接。

进一步的，本发明一种厢式冷藏车的液氮制冷系统，其中，所述液氮罐设有自增压管路，自增压管路的两端对应与液氮罐的底部和顶部连接，自增压管路上设有增压阀和增压器，增压阀与控制器连接并处于增压器和液氮罐的底部之间。

进一步的，本发明一种厢式冷藏车的液氮制冷系统，其中，所述液氮罐的自增压管路上设有与控制器连接的压力传感器，压力传感器处于增压器和液氮罐的顶部之间。

进一步的，本发明一种厢式冷藏车的液氮制冷系统，其中，所述液氮罐的自增压管路上设有第一安全阀，第一安全阀处于增压器和压力传感器之间；所述阀箱中设有第二安全阀和压力表。

进一步的，本发明一种厢式冷藏车的液氮制冷系统，其中，所述第一管路上设有第一手动截止阀；所述液氮罐的自增压管路上设有第二手动截止阀和第三手动截止阀，第二手动截止阀处于增压阀和液氮罐的底部之间，第三手动截止阀处于增压器和第一安全阀之间。

进一步的，本发明一种厢式冷藏车的液氮制冷系统，其中，所述液氮罐设有液位计，液氮罐还连接有加注管路，加注管路上设有第四手动截止阀。

进一步的，本发明一种厢式冷藏车的液氮制冷系统，其中，所述液氮罐、阀箱和控制器分别安装在的底盘上。

本发明一种上述液氮制冷系统的控制方法，包括以下步骤：

一、启动系统，并进行巡检；

二、将车厢内温度T1与预设温度T0比较，当T1＞T0时，开启第一电磁阀；所述T1由第一温度传感器检测得到，所述T0根据冷藏车的制冷温度要求设置；

三、将车厢内温度T1与氮气排气温度T2比较，当T1－T2＞T3时，执行步骤四，否则，执行步骤五；所述T2由第二温度传感器检测得到，所述T3根据冷藏车的制冷温度要求和实际需要设置；

四、关闭第二电磁阀，开启第三电磁阀；

五、当T4≤T1－T2≤T3时，执行步骤六，否则，执行步骤七；所述T4根据冷藏车的制冷温度要求和实际需要设置；

六、开启第二电磁阀，关闭第三电磁阀，并使蒸发风机高速运行；

七、开启第二电磁阀，关闭第三电磁阀，并使蒸发风机低速运行。

进一步的，本发明一种液氮制冷系统的控制方法，还包括以下步骤：

八、根据液氮罐内的检测压力P1和预设压力P0，调节增压阀的开度，使P1趋于P0；所述P1由压力传感器检测得到，所述P0根据液氮罐的液氮输送压力要求设置。

本发明一种厢式冷藏车的液氮制冷系统及其控制方法与现有技术相比，具有以下优点：本发明通过设置液氮罐、阀箱、蒸发器和控制器，使液氮罐通过第一管路与阀箱的输入端连接，在阀箱中设置第一电磁阀，使阀箱的输出端通过第二管路与蒸发器的输入口连接，将蒸发器设置在车厢内并设置蒸发风机，使蒸发器的输出口连接排气管路，在排气管路上设置第二电磁阀，使第二电磁阀和蒸发器之间的排气管路通过回气管路与液氮罐连接，在回气管路上设置第三电磁阀，并使控制器分别与第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀和蒸发风机连接。由此就构成了一种结构简单、控制灵活、适应性强、能效比高的厢式冷藏车的液氮制冷系统。在实际应用中，让控制器通过温度传感器实时检测车厢内温度以及氮气排气温度，当车厢内温度高于预设温度时，使第一电磁阀开启，液氮罐中的液氮就会通过第一管路、阀箱和第二管路进入蒸发器并进行蒸发吸热，这一结构和控制方式可使车厢内温度保持在需要的温度以下，提高了冷藏车的可靠性。同时，将车厢内温度与氮气排气温度比较，当两者的差值大于设置的第一阈值时，表示蒸发吸热后的氮气温度较低，液氮冷量未充分利用，还具有很多的冷量，此时，使第二电磁阀关闭，使第三电磁阀开启，蒸发吸热后的氮气就会通过排气管路和回气管路进入液氮罐，可有效避免液氮冷量浪费，并提高系统能效比；当两者的差值小于或等于设置的第一阈值且大于或等于设置的第二阈值时，表示蒸发吸热后的氮气温度适中，还具有一定量的冷量，会造成少部分冷量浪费，此时，使蒸发风机高速运行，使第二电磁阀开启，并使第三电磁阀关闭，通过蒸发风机高速运转可有效增强蒸发器的换热能力，提高氮气排气温度，进而提高液氮冷量的利用率，蒸发吸热后的氮气通过排气管路排出；当两者的差值小于设置的第二阈值时，表示蒸发吸热后的氮气温度较高，液氮换热较为充分，只具有较少的冷量，此时，使蒸发风机低速运行，使第二电磁阀开启，使第三电磁阀关闭，让蒸发吸热后的氮气通过排气管路直接排出，可降低能耗。本发明提供的上述液氮制冷系统的控制方法具有流程简单、执行效率高、安全可靠的优点。

下面结合附图所示具体实施方式对本发明一种厢式冷藏车的液氮制冷系统及其控制方法作进一步详细说明。

附图说明

图1为本发明一种厢式冷藏车的液氮制冷系统的原理图；

图2为本发明一种厢式冷藏车的液氮制冷系统的控制方法流程图；

图3为厢式冷藏车的示意图。

具体实施方式

首先需要说明的，本发明中所述的上、下、左、右、前、后等方位词只是根据附图进行的描述，以便于理解，并非对本发明的技术方案以及请求保护范围进行的限制。

如图1至图3所示本发明一种厢式冷藏车的液氮制冷系统的具体实施方式，包括液氮罐1、阀箱2、蒸发器3和控制器4。让液氮罐1通过第一管路5与阀箱2的输入端连接，在阀箱2中设置第一电磁阀21，让阀箱2的输出端通过第二管路6与蒸发器3的输入口连接，将蒸发器3设置在车厢100内并设置蒸发风机31，让蒸发器3的输出口连接排气管路7，并在排气管路7上设置第二电磁阀71，使第二电磁阀71和蒸发器3之间的排气管路7通过回气管路8与液氮罐1连接，并在回气管路8上设置第三电磁阀81。且使控制器4分别与第一电磁阀21、第二电磁阀71、第三电磁阀81和蒸发风机31连接。

通过以上结构设置就构成了一种结构简单、控制灵活、适应性强、能效比高的厢式冷藏车的液氮制冷系统。在实际应用中，让控制器4通过温度传感器实时检测车厢内温度以及氮气排气温度，当车厢内温度高于预设温度时，使第一电磁阀21开启，液氮罐1中的液氮就会通过第一管路5、阀箱2和第二管路6进入蒸发器3并进行蒸发吸热，这一结构和控制方式可使车厢内温度保持在需要的温度以下，提高了冷藏车的可靠性。同时，将车厢内温度与氮气排气温度比较，当两者的差值大于设置的第一阈值时，表示蒸发吸热后的氮气温度较低，液氮冷量未充分利用，还具有很多的冷量，此时，使第二电磁阀71关闭，使第三电磁阀81开启，蒸发吸热后的氮气就会通过排气管路7和回气管路8进入液氮罐1，可有效避免液氮冷量浪费，并提高系统能效比；当两者的差值小于或等于设置的第一阈值且大于或等于设置的第二阈值时，表示蒸发吸热后的氮气温度适中，还具有一定量的冷量，会造成少部分冷量浪费，此时，使蒸发风机31高速运行，使第二电磁阀71开启，并使第三电磁阀81关闭，通过蒸发风机31高速运转可有效增强蒸发器3的换热能力，提高氮气排气温度，进而提高液氮冷量的利用率，蒸发吸热后的氮气通过排气管路7排出；当两者的差值小于设置的第二阈值时，表示蒸发吸热后的氮气温度较高，液氮换热较为充分，只具有较少的冷量，此时，使蒸发风机31低速运行，使第二电磁阀71开启，使第三电磁阀81关闭，让蒸发吸热后的氮气通过排气管路7直接排出，可降低能耗。需要说明的是，预设温度、第一阈值和第二阈值应根据冷藏车的制冷温度要求和实际需要设置。

作为具体实施方式，本发明在车厢内设置了第一温度传感器9，在蒸发器3的输出口设置了第二温度传感器72，并使第一温度传感器9和第二温度传感器72分别与控制器4连接。通过第一温度传感器9可检测车厢内温度，并将其温度检测信号传输给控制器4，通过第二温度传感器72可检测氮气排气温度，并将其温度检测信号传输给控制器4，提高了温度检测和控制的便利性。作为优化方案，本具体实施方式使液氮罐1设置了自增压管路，让自增压管路的两端对应与液氮罐1的底部和顶部连接，并在自增压管路上设置了增压阀11和增压器12，让增压阀11与控制器4连接并处于增压器12和液氮罐1的底部之间。这一结构设置当液氮罐1中的压力偏低时通过开启增压阀11并控制开度，液氮罐1中的液氮就会经过增压器12汽化膨胀后回到液氮罐1，从而实现增压目的，增强了系统的稳定性和可靠性。为便于检测液氮罐1内的压力，并根据压力检测信号控制增压阀11的启闭和开度，本具体实施方式在液氮罐1的自增压管路上设置了与控制器4连接的压力传感器13，并使压力传感器13处于增压器12和液氮罐1的顶部之间，以保证压力检测信号的可靠性。

作为优化方案，本具体实施方式在液氮罐1的自增压管路上设置了第一安全阀14，且使第一安全阀14处于增压器12和压力传感器13之间。当液氮罐1中的压力过高时，通过第一安全阀14可实现泄压，保证了安全性。同时，本具体实施方式在阀箱2中设置了第二安全阀22和压力表23。通过压力表23可直观地了解液氮输送管路中的压力，当液氮压力过高时，通过第二安全阀22可实现泄压。为便于控制和维护，本具体实施方式在第一管路5上设置了第一手动截止阀51；在液氮罐1的自增压管路上设置了第二手动截止阀15和第三手动截止阀16，其中，第二手动截止阀15处于增压阀11和液氮罐1的底部之间，第三手动截止阀16处于增压器12和第一安全阀14之间。需要说明的是，在正常工况下，第一手动截止阀51、第二手动截止阀15和第三手动截止阀16均处于开启状态，而在检查维护过程中通过这些手动截止阀切断对应的管路，可方便操作。

另外，本具体实施方式使液氮罐1设置了液位计17，以便于观察液氮罐1中液氮的液位；并使液氮罐1连接了加注管路，且在加注管路上设置了第四手动截止阀18，以便向液氮罐1中加注液氮。需要说明的是，本发明通常让液氮罐1、阀箱2和控制器4安装在冷藏车的底盘上，以便节省空间，但并不限于此。

如图2所示，基于同一构思，本发明还提供了一种上述液氮制冷系统的控制方法，具体包括以下步骤：

一、启动系统，并进行巡检。

二、将车厢内温度T1与预设温度T0比较，当T1＞T0时，开启第一电磁阀21。其中，T1由第一温度传感器9检测得到，T0应根据冷藏车的制冷温度要求具体设置。这一控制方式可使车厢内温度保持在需要的温度以下，提高了冷藏车的可靠性。

三、将车厢内温度T1与氮气排气温度T2比较，当T1－T2＞T3时，执行步骤四，否则，执行步骤五。其中，T2由第二温度传感器72检测得到，T3应根据冷藏车的制冷温度要求和实际需要设置。在具体应用中，本发明通常将T3设置为10℃，但并不限于此，还可以根据具体需要调整。

四、关闭第二电磁阀71，开启第三电磁阀81。这一控制方式可有效避免液氮冷量浪费，并提高系统能效比。

五、当T4≤T1－T2≤T3时，执行步骤六，否则，执行步骤七。其中，T4应根据冷藏车的制冷温度要求和实际需要设置。在实际应用中，本发明通常将T4设置为5℃，但并不限于此，还可以根据具体需要调整。

六、开启第二电磁阀71，关闭第三电磁阀81，并使蒸发风机31高速运转。这一方式可有效增强蒸发器3的换热能力，提高氮气排气温度，进而提高液氮冷量的利用率。

七、开启第二电磁阀71，关闭第三电磁阀81，并使蒸发风机31低速运转。这一方式可相对降低能耗。

进一步的，一种液氮制冷系统的控制方法，还包括以下步骤：

八、根据液氮罐1内的检测压力P1和预设压力P0，调节增压阀11的开度，使P1趋于P0。其中，P1由压力传感器13检测得到，P0应根据液氮罐1的液氮输送压力要求设置。这一方式通过自增压可使液氮罐1保持稳定的液氮输送压力，提高了系统的稳定性和可靠性。

以上实施例仅是对本发明的优选实施方式进行的描述，并非对本发明请求保护范围进行限定，在不脱离本发明设计构思的前提下，本领域技术人员依据本发明的技术方案做出的各种变形，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims

1.一种厢式冷藏车液氮制冷系统的控制方法，所述液氮制冷系统包括液氮罐(1)、阀箱(2)、蒸发器(3)和控制器(4)，液氮罐(1)通过第一管路(5)与阀箱(2)的输入端连接，阀箱(2)中设有第一电磁阀(21)，阀箱(2)的输出端通过第二管路(6)与蒸发器(3)的输入口连接，蒸发器(3)设置在车厢内并设有蒸发风机(31)，蒸发器(3)的输出口连接有排气管路(7)，排气管路(7)上设有第二电磁阀(71)，第二电磁阀(71)和蒸发器(3)之间的排气管路(7)通过回气管路(8)与液氮罐(1)连接，回气管路(8)上设有第三电磁阀(81)；车厢内设有第一温度传感器(9)，蒸发器(3)的输出口设有第二温度传感器(72)，液氮罐(1)设有自增压管路，自增压管路上设有增压阀(11)、增压器(12)和压力传感器(13)；控制器(4)分别与第一电磁阀(21)、第二电磁阀(71)、第三电磁阀(81)、蒸发风机(31)、第一温度传感器(9)、第二温度传感器(72)、增压阀(11)和压力传感器(13)连接，其特征在于，所述控制方法包括以下步骤：

一、启动系统，并进行巡检；

二、将车厢内温度T1与预设温度T0比较，当T1＞T0时，开启第一电磁阀(21)；所述T1由第一温度传感器(9)检测得到，所述T0根据冷藏车的制冷温度要求设置；

三、将车厢内温度T1与氮气排气温度T2比较，当T1－T2＞T3时，执行步骤四，否则，执行步骤五；所述T2由第二温度传感器(72)检测得到，所述T3根据冷藏车的制冷温度要求和实际需要设置；

四、关闭第二电磁阀(71)，开启第三电磁阀(81)；

六、开启第二电磁阀(71)，关闭第三电磁阀(81)，并使蒸发风机(31)高速运行；

七、开启第二电磁阀(71)，关闭第三电磁阀(81)，并使蒸发风机(31)低速运行。

2.根据权利要求1所述的厢式冷藏车液氮制冷系统的控制方法，其特征在于，还包括以下步骤：

八、根据液氮罐(1)内的检测压力P1和预设压力P0，调节增压阀(11)的开度，使P1趋于P0；所述P1由压力传感器(13)检测得到，所述P0根据液氮罐(1)的液氮输送压力要求设置。